DE102015122224A1 - Flowmeter - Google Patents

Flowmeter Download PDF

Info

Publication number
DE102015122224A1
DE102015122224A1 DE102015122224.8A DE102015122224A DE102015122224A1 DE 102015122224 A1 DE102015122224 A1 DE 102015122224A1 DE 102015122224 A DE102015122224 A DE 102015122224A DE 102015122224 A1 DE102015122224 A1 DE 102015122224A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
sleeve
flowmeter
pressure
metallic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015122224.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Stephan Gaberthüel
Alexander Grün
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Priority to DE102015122224.8A priority Critical patent/DE102015122224A1/en
Priority to US16/063,447 priority patent/US11204270B2/en
Priority to CN201680072780.8A priority patent/CN108369119B/en
Priority to PCT/EP2016/077760 priority patent/WO2017102221A1/en
Priority to EP16804701.7A priority patent/EP3390977B1/en
Publication of DE102015122224A1 publication Critical patent/DE102015122224A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/18Supports or connecting means for meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/18Supports or connecting means for meters
    • G01F15/185Connecting means, e.g. bypass conduits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/14Casings, e.g. of special material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Ein Durchflussmessgerät umfassend ein messsignalerzeugendes Sensorelement (5) und ein metallisches, insbesondere in einem generativen Fertigungsverfahren gefertigtes, Anbindungselement, welches das messsignalerzeugende Sensorelement mit einer Öffnung oder mit einem Sensorstutzen (2) eines Rohres (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement mit einem drucktragenden Bauteil (7) verbunden ist, umfassend eine Hülse (12) und eine Wandung (18), welche sich über den gesamten Querschnitt in Parallelprojektion im Verlauf einer Längsachse (A) der Hülse (12) erstreckt, wobei das drucktragende Bauteil (7) zumindest eine Kabeldurchführung (9) und eine Vergussmasse (8) aufweist, wobei die Vergussmasse (8) die Hülse (12) teilweise oder vollständig ausfüllt, und wobei das drucktragende Bauteil (7) in der Öffnung oder im Sensorstutzen (2) des Rohres (3), bezogen auf die Längsachse des Rohres (3), radial hinter dem Anbindungselement angeordnet ist.A flowmeter comprising a sensor signal generating sensor element (5) and a metallic, in particular produced in a generative manufacturing process, connecting element which connects the measuring signal generating sensor element with an opening or with a sensor nozzle (2) of a pipe (3), characterized in that the connecting element with a pressure-bearing component (7), comprising a sleeve (12) and a wall (18) extending over the entire cross-section in parallel projection in the course of a longitudinal axis (A) of the sleeve (12), wherein the pressure-bearing member (7 ) has at least one cable bushing (9) and a potting compound (8), wherein the potting compound (8), the sleeve (12) partially or completely fills, and wherein the pressure-bearing member (7) in the opening or in the sensor nozzle (2) of the tube (3), relative to the longitudinal axis of the tube (3), is arranged radially behind the connection element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a flowmeter according to the preamble of claim 1.

Die konstruktive Ausgestaltung von thermischen Durchflussmessgeräten ist an sich bekannt. Ausgehend von einem meist zylindrischen Hohlkörper mit einer Grundfläche erstrecken sich zumindest zwei zylindrische Stifthülsen in Richtung des Innenraumes eines Rohres. Diese Stifthülsen sind jedoch zumeist durch Schweißnähte mit dem zylindrischen Hohlkörper verbunden. Ein typisches Beispiel ist in der DE 10 2010 061 731 A1 dargestellt und beschrieben.The structural design of thermal flow meters is known per se. Starting from a mostly cylindrical hollow body having a base surface, at least two cylindrical pin sleeves extend in the direction of the interior of a tube. However, these pin sleeves are usually connected by welds with the cylindrical hollow body. A typical example is in the DE 10 2010 061 731 A1 shown and described.

Oft werden Verbindungen an Stößen durch Schweißen geschaffen. Je nach Stoßart können verschiedene Schweißnähte angewendet werden, die unterschiedliche Naht- oder Fugenform und verschiedenartigen Nahtaufbau haben. Man unterscheidet Stumpf- und Kehlnähte. In Stumpfnähten verlaufen die Kraftlinien mit relativ gleichmäßiger Spannungsverteilung, während bei Kehlnähten die Kraftlinien umgelenkt werden, was zu Spannungsspitzen führt.Often joints are created by shocks. Depending on the type of joint, different welds can be used, which have different seam or joint shape and different types of welds. A distinction is made between butt and fillet welds. In butt seams, the lines of force run with a relatively uniform distribution of stress, while in fillet welds the lines of force are deflected, which leads to stress peaks.

Im Bereich der thermischen Durchflussmessung hat das übliche Vorgehen des Fügens und anschließenden Schweißens Nachteile, da sich am Spalt bzw. Stoß die Wärmeübergänge bei Temperaturwechsel ändern. Dies kann zu Messfehlern führen.In the field of thermal flow measurement, the usual procedure of joining and subsequent welding has disadvantages, since at the gap or impact the heat transfer changes with temperature change. This can lead to measurement errors.

Daher empfiehlt sich die Fertigung als monolithisches Sensorgehäuse. Derartige Bauteile mit komplizierten Formen und mit funktionalen Eigenschaften lassen sich durch sogenannte generative Fertigungsverfahren realisieren. Derartige Fertigungsverfahren beruhen auf einem partiellen oder vollständigen Verschmelzen von granularem Material, z.B. Metallpulver und Metallkörner. Hierfür kann z. B. das sogenannte SLM-Verfahren genutzt werden. Alternativ kann ein derartiges monolithisches Bauteil mittels eines sogenannten MIM-Verfahrens (metal injection molding) hergestellt werden.Therefore, the production is recommended as a monolithic sensor housing. Such components with complicated shapes and with functional properties can be realized by so-called generative manufacturing processes. Such manufacturing processes rely on partial or complete fusion of granular material, e.g. Metal powder and metal grains. For this purpose, z. B. the so-called SLM method can be used. Alternatively, such a monolithic component can be produced by means of a so-called MIM (metal injection molding) method.

Im Bereich der Durchflussmessung können derartige Bauteile als Anbindungsbauteile zwischen messsignalgebenden Sensorelementen (Heizvorrichtungen, Temperatursensoren, Ultraschallwandlern und DSC-Sensoren) eingesetzt werden.In the field of flow measurement, such components can be used as connection components between measuring signal-emitting sensor elements (heaters, temperature sensors, ultrasonic transducers and DSC sensors).

Allerdings müssen Sensorgehäuse gewissen Druckanforderungen standhalten. Die Sensorgehäuse müssen einen statischen Druck von bis zu 40 bar standhalten. Es bestehen jedoch Bedenken, dass Bauteile, welche nicht nach standardisierten Verfahren gefertigt sind, derartigen Druckanforderungen standhalten. Dies betrifft insbesondere Bauteile die nach dem MIM oder SLM-Verfahren gefertigt wurden.However, sensor housings must withstand certain pressure requirements. The sensor housings must withstand a static pressure of up to 40 bar. However, there are concerns that components that are not manufactured according to standardized methods can withstand such pressure requirements. This concerns in particular components that were manufactured according to the MIM or SLM process.

Die vorliegende Erfindung setzt daher bei der Aufgabe an, ein Durchflussmessgerät bereitzustellen mit einem Anbindungsbauteil, welches die messsignalerzeugenden Sensorelemente mit einem Rohr, also einer Öffnung im Rohr oder einem dem Rohr zugeordneten Sensorstutzen, verbindet, wobei das Durchflussmessgerät zugleich die bei der Durchflussmessung geforderten Druckanforderungen erfüllt.The present invention therefore sets in the task of providing a flow meter with a connection component, which connects the measuring signal generating sensor elements with a pipe, that is, an opening in the pipe or a sensor nozzle associated with the pipe, wherein the flow meter also meets the pressure requirements required in the flow measurement ,

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention solves this problem by a flow meter with the features of claim 1.

Ein erfindungsgemäßes Durchflussmessgerät umfasst einen messsignalerzeugendes Sensorelement und ein metallisches Anbindungselement, welches das messsignalerzeugende Sensorelement mit einer Öffnung oder mit einem Sensorstutzen eines Rohres verbindet.A flow meter according to the invention comprises a measuring signal generating sensor element and a metallic connecting element, which connects the measuring signal generating sensor element with an opening or with a sensor nozzle of a pipe.

Ein erfindungsgemäßes Durchflussmessgerät ist vorzugsweise ein thermisches Durchflussmessgerät, ein Ultraschall-Durchflussmessgerät und/oder ein Vortex-Durchflussmessgerät.A flow meter according to the invention is preferably a thermal flow meter, an ultrasonic flow meter and / or a vortex flow meter.

Ein messsignalerzeugendes Sensorelement ist für ein thermisches Durchflussmessgerät eine Heizvorrichtung und/oder ein Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur eines Messmediums. Beide Sensorelemente können jeweils ein beheizbares Widerstandsthermometer, z.B. ein Pt 100- oder Pt 1000-Element sein.A measuring signal generating sensor element is for a thermal flow meter, a heater and / or a temperature sensor for determining the temperature of a measuring medium. Both sensor elements may each comprise a heatable resistance thermometer, e.g. a Pt 100 or Pt 1000 element.

Ein messsignalerzeugendes Sensorelement ist bei einem Ultraschall-Durchflussmessgerät ein Ultraschallwandler, welcher beispielsweise als Piezoelement ausgebildet sein kann.A measuring signal generating sensor element is in an ultrasonic flowmeter an ultrasonic transducer, which may be formed for example as a piezoelectric element.

Ein messsignalerzeugendes Sensorelement kann im Fall eines Vortex-Durchflussmessgerätes ein DSC-Sensor sein.A measuring signal generating sensor element may be a DSC sensor in the case of a vortex flowmeter.

Das Anbindungselement ermöglicht die Anbindung des messsignalerzeugenden Sensorelements mit dem Rohr, insbesondere mit einer im Rohr befindlichen Öffnung oder mit einem Sensorstutzen. Die Anbindung an das Rohr kann durch das Anbindungselement direkt oder durch das Anbindungselement in Verbindung mit weiteren Bauteilen, insbesondere durch ein drucktragendes Bauteil, erfolgen.The connection element allows the connection of the measuring signal generating sensor element with the pipe, in particular with an opening located in the pipe or with a sensor nozzle. The connection to the pipe can be made by the connection element directly or by the connection element in conjunction with other components, in particular by a pressure-bearing component.

Das Anbindungselement kann zudem vorteilhaft weitere Funktionen erfüllen. Es kann beispielsweise in der Form eines Sensorgehäuses ausgebildet sein zum Schutz der messsignalerzeugenden Sensorelemente. Bei einem thermischen Durchflussmessgerät empfiehlt es sich das Sensorgehäuse mit zwei Stifthülsen auszugestalten, welche sich ausgehend von einem Hohlkörper in das Lumen des Rohres erstrecken. Das Sensorgehäuse kann für einen optimalen Wärmeübergang eine zumindest bereichsweise vergleichsweise dünne Gehäusewandung aufweisen. Üblicherweise werden Stifthülsen mit dem Hohlkörper verschweißt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann allerdings ein monolithisches Sensorgehäuse bzw. ein monolithisches Anbindungselement verwandt werden, bei welchem die Stifthülsen verbindungsnahtfrei, insbesondere schweißnahtfrei, mit dem Hohlkörper verbunden sind. Dadurch werden definierte Wärmeübergänge geschaffen.The connection element can also advantageously fulfill additional functions. It may be formed, for example, in the form of a sensor housing for protecting the measuring signal generating sensor elements. In a thermal flow meter, it is advisable to design the sensor housing with two pin sleeves, which extend from a hollow body into the lumen of the tube. The sensor housing can have an at least partially comparatively thin housing wall for optimum heat transfer. Usually, pen sleeves are welded to the hollow body. In the context of the present invention, however, it is possible to use a monolithic sensor housing or a monolithic connecting element, in which the pin sleeves are connected to the hollow body free of connecting seams, in particular free of welding seams. This creates defined heat transfer.

Das Anbindungselement kann in einer weiteren Ausführungsvariante in einem Ultraschall-Durchflussmessgerät als körperschallminderndes oder körperschallentkoppelndes Element ausgebildet sein, welches die Körperschallschwingungen des Ultraschallwandlers zum Rohr hin mindert oder auslöscht. Körperschallentkoppelnde Strukturen können sehr komplizierte geometrische Formen aufweisen, welche jedoch gut durch generative Fertigungsverfahren fertigbar sind. Für eine möglichst definierte Kraftumleitung empfiehlt sich die Ausgestaltung des vorgenannten Elements als ein monolithisches verbindungsnahtfreies Anbindungselement.In a further embodiment variant, the connection element can be designed in an ultrasonic flowmeter as a structure-sound-reducing or structure-sound-decoupling element which reduces or eliminates the structure-borne sound vibrations of the ultrasonic transducer towards the pipe. Structure-borne sound isolating structures may have very complicated geometric shapes, but are well manufacturable by additive manufacturing techniques. For a defined as possible power diversion, the design of the aforementioned element is recommended as a monolithic connection seam-free connection element.

Das Anbindungselement kann in einer weiteren Ausführungsvariante einen Anschlag für das Paddel eines DCS-Sensors aufweisen Dies kann z.B. ein Käfig sein, welcher mit dem Rohr bzw. der Rohrwandung verbunden ist. Auch hierbei sind generative Fertigungsverfahren anwendbar und es wird ein monolithischer verbindungsnahtfreier Aufbau dieses Anbindungselements gewählt.In a further embodiment, the attachment element may have a stop for the paddle of a DCS sensor. a cage, which is connected to the pipe or the pipe wall. Here, too, generative production methods are applicable and a monolithic connection seam-free construction of this connection element is selected.

Das Anbindungselement ist erfindungsgemäß mit einem drucktragenden Bauteil verbunden, welches Teil des Durchflussmessgeräts ist. Das drucktragende Bauteil umfasst eine Hülse. Die Hülse kann je nach Form der Öffnung des Rohres oder des Sensorstutzens des Rohres eine variable Hülsen-Mantelform aufweisen. Dies kann z.B. eine Zylindermantelfläche sein. Allerdings ist es auch möglich eine Prismenmantelfläche vorzusehen. Der Querschnitt der Hülse kann z.B. kreisförmig oder rechteckig ausgebildet sein.The connection element according to the invention is connected to a pressure-bearing component, which is part of the flowmeter. The pressure-bearing component comprises a sleeve. The sleeve may have a variable sleeve shell shape depending on the shape of the opening of the tube or the sensor nozzle of the tube. This can e.g. be a cylinder surface. However, it is also possible to provide a prism lateral surface. The cross section of the sleeve may e.g. be formed circular or rectangular.

An oder in der Hülse ist eine Wandung angeordnet, welche dem Bauteil zugeordnet ist. Die Wandung kann als ebene Platte oder gebogen bzw. kuppelförmig ausgebildet sein. Sie erstreckt sich über den gesamten Querschnitt der Hülse. Der Querschnitt muss dabei nicht zwingend auf einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Rohres liegen, sondern der Querschnitt ist als Parallelprojektion entlang einer Ebene senkrecht zur Längsachse zu verstehen. Somit sind auch gebogene oder schräg in der Hülse angeordnete Wandungen vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung erfasst.On or in the sleeve, a wall is arranged, which is associated with the component. The wall may be formed as a flat plate or curved or dome-shaped. It extends over the entire cross section of the sleeve. The cross section need not necessarily lie on a plane perpendicular to the longitudinal axis of the tube, but the cross section is to be understood as a parallel projection along a plane perpendicular to the longitudinal axis. Thus, curved or obliquely arranged in the sleeve walls are covered by the subject of the present invention.

Das drucktragende Bauteil weist zumindest eine Kabeldurchführung auf. Diese Kabelführung kann vorzugsweise als eine Öffnung durch die Wandung ausgebildet sein.The pressure-bearing component has at least one cable feedthrough. This cable guide may preferably be formed as an opening through the wall.

Zudem weist das drucktragende Bauteil eine Vergussmasse auf, wobei die Vergussmasse die Hülse 12 teilweise oder vollständig ausfüllt. Die Vergussmasse verhindert den Austritt von Messmedium aus der Öffnung und/oder dem Sensorstutzen bei einem Materialversagen des Anbindungselements unter hohem Druck. Entsprechend sichert das drucktragende Bauteil bei höheren Drücken, z.B. bei Drücken von bis zu 40 bar, vor dem Austritt des Messmediums. Hierfür ist das drucktragende Bauteil in der Öffnung des Rohres und/oder im Sensorstutzen, bezogen auf die Längsachse des Rohres, radial hinter dem Anbindungselement angeordnet.In addition, the pressure-bearing member has a potting compound, wherein the potting compound, the sleeve 12 partially or completely. The potting compound prevents the escape of measuring medium from the opening and / or the sensor nozzle in the event of material failure of the connecting element under high pressure. Accordingly, the pressure-bearing component secures at higher pressures, for example at pressures of up to 40 bar, before the outlet of the measuring medium. For this purpose, the pressure-bearing member in the opening of the tube and / or in the sensor nozzle, based on the longitudinal axis of the tube, arranged radially behind the connection element.

Vorzugsweise kann das metallische Anbindungselement in einem generativen Fertigungsverfahren z.B. aus einem granularen Material, gefertigt sein. Die Art des Fertigungsverfahrens kann bekannterweise bei metallischen Werkstoffen anhand des Schliffbildes ermittelt werden.Preferably, the metallic attachment element may be used in an additive manufacturing process, e.g. made of a granular material. The type of manufacturing process can be determined in the case of metallic materials on the basis of the micrograph.

Alternativ kann das metallische Anbindungselement in einem MIM-Verfahren hergestellt sein. Auch hier kann das Fertigungsverfahren anhand des Schliffbildes ermittelt werden.Alternatively, the metallic attachment element may be made in an MIM process. Again, the manufacturing process can be determined on the basis of the micrograph.

So kann auch bei Materialversagen des Anbindungselements ein Austritt des Messmediums sicher verhindert werden.Thus, even with material failure of the connection element, an outlet of the measuring medium can be reliably prevented.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Es ist von Vorteil, wenn das Durchflussmessgerät als ein thermisches Durchflussmessgerät ausgebildet ist. Das monolithische metallische Anbindungselement kann vorteilhaft als ein Sensorgehäuse eines thermischen Durchflussmessgeräts ausgebildet sein, mit einem Hohlkörper und zwei Stifthülsen welche aus dem Hohlkörper hervorstehen.It is advantageous if the flowmeter is designed as a thermal flow meter. The monolithic metallic connecting element can be advantageously designed as a sensor housing of a thermal flow meter, with a hollow body and two pin sleeves which protrude from the hollow body.

Alternativ kann das Durchflussmessgerät vorteilhaft als ein Ultraschall-Durchflussmessgerät ausgebildet sein und das monolithische metallische Anbindungselement kann als ein körperschallminderndes Element, insbesondere als ein körperschallentkoppelndes Element, ausgebildet sein.Alternatively, the flowmeter can be advantageously designed as an ultrasonic flowmeter and the monolithic metallic connection element can be designed as a structure-borne sound-reducing element, in particular as a structure-borne sound-decoupling element.

Ebenfalls alternativ kann das Durchflussmessgerät als ein Vortex-Durchflussmessgerät ausgebildet sein. Das monolithische metallische Anbindungselement kann zudem vorteilhaft einen Anschlag umfassen zur Begrenzung der Bewegung eines Sensorpaddels eines DSC-Sensors.Also alternatively, the flowmeter may be configured as a vortex flowmeter. The monolithic metallic attachment element may also advantageously comprise a stop for limiting the movement of a sensor paddle of a DSC sensor.

Das drucktragende Bauteil kann zumindest ein Elektronikbauteil aufweisen, welches in der Vergussmasse eingebettet ist. Dadurch wird dieses Bauteil zusätzlich in seiner Form- und Druckstabilität verbessert. The pressure-bearing component may have at least one electronic component which is embedded in the potting compound. As a result, this component is additionally improved in its shape and pressure stability.

Besonders bevorzugt kann das monolithische metallische Anbindungselement durch ein generatives Fertigungsverfahren aus einem granularen metallischen Material hergestellt sein oder alternativ mittel eines MIM-Urformverfahrens hergestellt sein. Derartige Materialien erlauben die Gestaltung von geometrisch komplizierten metallischen Bauteilen. Allerdings wird derzeit die Gefahr eines druckbedingten Materialversagens gegenüber vergleichbaren Bauteilen, die nach traditionellen Fertigungsverfahren hergestellt sind, als höher eingestuft. Um auch bei der Durchflussmessung die benötigten Druckerfordernisse zu erfüllen, empfiehlt sich der Einsatz des erfindungsgemäßen drucktragenden Bauteils.Particularly preferably, the monolithic metallic attachment element may be made by a generative manufacturing process of a granular metallic material or alternatively be prepared by means of an MIM primary molding process. Such materials allow the design of geometrically complicated metallic components. However, at present, the risk of pressure-related material failure compared to comparable components manufactured using traditional manufacturing processes is considered higher. In order to meet the required pressure requirements also in the flow measurement, the use of the pressure-bearing component according to the invention is recommended.

Zur zusätzlichen Sicherung der Vergussmasse vor einem Herausdrücken aus der Hülse kann das drucktragende Bauteil vorteilhaft Hinterschneidungen an der Innenfläche der Hülse zur Verankerung der Vergussmasse aufweisen.To additionally secure the potting compound from being forced out of the sleeve, the pressure-bearing component can advantageously have undercuts on the inner surface of the sleeve for anchoring the potting compound.

Eine besonders druckstabile Bauweise des drucktragenden Bauelements kann vorteilhaft erreicht werden, wenn die Wandstärke der Wandung zum Durchmesser des Hülsenquerschnitts der Hülse ein Verhältnis von vorzugsweise zumindest 1 zu 30, besonders bevorzugt von zumindest 1 zu 10, aufweist.A particularly pressure-stable construction of the pressure-bearing component can advantageously be achieved if the wall thickness of the wall to the diameter of the sleeve cross section of the sleeve has a ratio of preferably at least 1 to 30, particularly preferably of at least 1 to 10.

Die Kabeldurchführung kann zumindest als ein Loch in der Wandung ausgebildet sein, welches Loch einen mittleren Lochdurchmesser von 0,2 bis 1,5 mm aufweist.The grommet may be formed at least as a hole in the wall, which hole has a mean hole diameter of 0.2 to 1.5 mm.

Das druckfeste Bauteil kann vorteilhaft in der Öffnung des Rohres und/oder im Sensorstutzen eingeschweißt und/oder eingeschraubt sein.The pressure-resistant component may advantageously be welded and / or screwed into the opening of the tube and / or in the sensor neck.

Nachfolgend werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten eines Anbindungselements beschrieben, welche besonders bevorzugt in der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Durchflussmessgeräts als ein thermisches Durchflussmessgerät eingesetzt werden.Hereinafter, further advantageous embodiments of a connection element will be described, which are particularly preferably used in the embodiment of a flowmeter according to the invention as a thermal flow meter.

Das Anbindungselement in seiner Ausgestaltung als metallisches Sensorgehäuse weist einen Hohlkörper zum Anschluss an eine Einsteckvorrichtung und/oder eine Rohrwandung auf. Eine Einsteckvorrichtung kann z.B. ein Gestänge sein, an dessen Ende das vorgenannte Sensorgehäuse angeordnet ist. Dieses Gestänge wird sodann durch eine Öffnung, die zumeist im Schwerefeld am obersten Punkt eines Rohres angeordnet ist, in das Rohr eingeführt und in einer Öffnung befestigt. Die zur Umwelt begrenzende Wandung des Sensorgehäuses ist somit teilweise oder vollständig einer im Rohr befindlichen Strömung des Messmediums ausgesetzt. Alternativ zur Einsteckvorrichtung kann das metallische Sensorgehäuse auch direkt oder mittels einer Rohrverlängerung fest an einer Rohrwandung fixiert sein. Die Art der Festlegung des Sensorgehäuses bzw. des Hohlkörpers ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch nur von nachrangiger Bedeutung.The connection element in its configuration as a metallic sensor housing has a hollow body for connection to a plug-in device and / or a pipe wall. A plug-in device may e.g. be a linkage, at the end of which the aforementioned sensor housing is arranged. This linkage is then inserted through an opening, which is usually located in the gravity field at the top of a pipe, into the pipe and fixed in an opening. The wall of the sensor housing which delimits the environment is thus partially or completely exposed to a flow of the measuring medium located in the pipe. As an alternative to the insertion device, the metallic sensor housing can also be fixed directly or by means of a pipe extension fixed to a pipe wall. However, the manner of fixing the sensor housing or the hollow body is only of secondary importance in the context of the present invention.

Der vorgenannte Hohlkörper weist eine Grundfläche auf. Diese Grundfläche kann beispielsweise eben oder gewölbt ausgebildet sein.The aforementioned hollow body has a base. This base can be formed, for example, flat or curved.

Das Sensorgehäuse weist zumindest zwei Stifthülsen auf, welche ausgehend von der Grundfläche in den Innenbereich eines Rohres hineinragen. Die Stifthülsen können z.B. zylindrisch oder prismatisch ausgebildet sein.The sensor housing has at least two pin sleeves, which protrude from the base into the inner region of a tube. The pen sleeves may e.g. be formed cylindrical or prismatic.

Das metallische Sensorgehäuse ist einstückig ausgebildet und die Stifthülsen und der Hohlkörper sind nahtfrei miteinander verbunden. Bislang war es üblich die Stifthülsen mit dem Hohlkörper zu fügen und anschließend zu verschweißen. Bei diesen Konstruktionen wurde ein Wärmeübergang geschaffen, welcher sich bei Temperaturwechsel des Mediums ändert und produktionsbedingt nicht für jedes Sensorgehäuse reproduzierbar ist. Dies kann zu einem Messfehler führen, der für jedes Sensorgehäuse individuell groß ist.The metallic sensor housing is integrally formed and the pin sleeves and the hollow body are connected seamlessly. So far, it was customary to add the pen sleeves with the hollow body and then to weld. In these designs, a heat transfer was created, which changes with temperature change of the medium and production-related is not reproducible for each sensor housing. This can lead to a measurement error that is individually large for each sensor housing.

Nahtfrei bedeutet im Kontext der vorliegenden Erfindung, dass weder eine Schweißnaht noch eine Klebe- oder Lötnaht als Verbindung zwischen den Stifthülsen und dem Hohlkörper vorhanden ist.Seamless means in the context of the present invention that neither a weld nor an adhesive or solder seam is present as a connection between the pin sleeves and the hollow body.

Es ist von Vorteil, wenn das metallische Sensorgehäuse als ein monolithisches Bauteil ausgebildet ist. Das bedeutet, dass das Sensorgehäuse aus komplett einem Material gefertigt ist. Zwar sind durch generative Fertigungsverfahren auch Kombinationen aus mehreren Metallen oder Metalllegierungen, z.B. Stahl und Titan, realisierbar, diese sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst, jedoch gegenüber der monolithischen Ausführung nicht bevorzugt.It is advantageous if the metallic sensor housing is designed as a monolithic component. This means that the sensor housing is made of a complete material. Although generative manufacturing processes also involve combinations of several metals or metal alloys, e.g. Steel and titanium, realizable, these are included in the present invention, but not preferred over the monolithic design.

Es ist von Vorteil, wenn jede der Stifthülsen jeweils einen endständigen Abschnitt mit einer mediumsberührenden Stirnfläche aufweist und dass in einer ersten der beiden Stifthülsen, insbesondere in dem endständigen Abschnitt dieser Stifthülse, ein Heizer angeordnet ist und dass in einer zweiten der beiden Stifthülsen, insbesondere in dem endständigen Abschnitt dieser Stifthülse, ein Temperatursensor zur Ermittlung der Mediumstemperatur angeordnet ist. Diese Ausgestaltung beschreibt ein typisches thermisches Durchflussmessgerät mit einem Heizer und einem Temperatursensor, welche größtenteils thermisch voneinander entkoppelt, in zwei gesonderten metallischen Stifthülsen gelagert sind. Diese werden oft auch als Sensorelemente bezeichnet. Oftmals werden als Heizer und als Temperatursensor zwei artgleiche beheizbare Widerstandsthermometer, z.B. PT100-Sensoren eingesetzt, von denen ein Widerstandsthermometer aktiv beheizt und folglich als Heizer eingesetzt wird. Diese Sensorelemente ermöglichen die Durchflussmessung. Ein derart ausgestaltetes Durchflussmessgerät ist an sich bekannt und wird seit vielen Jahren kommerziell vertrieben, allerdings sind die zumeist zylindrischen Stifthülsen mit den entsprechenden beheizbaren Widerstandsthermometern in den bisherigen Varianten des Standes der Technik stets mit dem Hohlkörper verschweißt. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Variante können auch mehrere beheizbare Widerstandsthermometer in eine Hülse eingebracht werden.It is advantageous if each of the pin sleeves each having a terminal portion having a medium-contacting end face and that in a first of the two pin sleeves, in particular in the terminal portion of this pin sleeve, a heater is arranged and that in a second of the two pin sleeves, in particular the terminal portion of this pin sleeve, a temperature sensor for determining the temperature of the medium is arranged. This embodiment describes a typical thermal flow meter with a heater and a temperature sensor, which largely thermally decoupled from each other, are stored in two separate metallic pin sleeves. These are often referred to as sensor elements. Often used as a heater and a temperature sensor two similar heatable resistance thermometers, such as PT100 sensors, of which a resistance thermometer is actively heated and thus used as a heater. These sensor elements enable flow measurement. Such a configured flow meter is known per se and has been commercially sold for many years, but the mostly cylindrical pin sleeves are always welded to the corresponding heatable resistance thermometers in the previous versions of the prior art with the hollow body. In a preferred variant according to the invention, several heatable resistance thermometers can also be introduced into a sleeve.

Es ist von Vorteil, wenn die Stifthülsen des thermischen Durchflussmessgerätes zumindest in dem endständigen Abschnitt eine Wandstärke von weniger als 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,1–0,4 mm, aufweist. Durch die sehr dünne Wandstärke erfolgt ein schnelles Ansprechen des Sensors bei Änderung der Durchflussgeschwindigkeit.It is advantageous if the pinholes of the thermal flow meter at least in the terminal portion has a wall thickness of less than 0.5 mm, preferably between 0.1-0.4 mm. Due to the very thin wall thickness, the sensor reacts quickly when the flow rate changes.

Ein thermisches Durchflussmessgerät weist stets eine gewisse Empfindlichkeit auf die Umgebungstemperatur auf. Auch die möglichst optimale Wärmeverteilung z.B. der vom Heizer ausgestrahlten Wärme, entlang der Metallwandung der Stifthülse ist bevorzugt. In diesem Kontext ist es von Vorteil, wenn die Wandstärke, zumindest im Bereich des endständigen Abschnitts, um weniger als 20%, vorzugsweise um weniger als 10%, variiert.A thermal flowmeter always has some sensitivity to the ambient temperature. The best possible heat distribution, e.g. the heat radiated by the heater, along the metal wall of the pin sleeve is preferred. In this context, it is advantageous if the wall thickness, at least in the region of the terminal section, varies by less than 20%, preferably by less than 10%.

Ein gutes Ansprechverhalten bei gleichzeitiger guter thermischer Entkopplung zwischen Heizer und Temperatursensor kann erreicht werden, wenn die beiden vorgenannten Stifthülsen besonders dünn und lang ausgestaltet sind. Es ist von Vorteil, wenn endständige Abschnitt der Stifthülse eine zylindrische Mantelfläche aufweist mit einem Durchmesser d1 und dass sich der endständige Abschnitt über eine Länge l2 erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis l2/d1 größer oder gleich 5, vorzugsweise größer oder gleich 7, ist. Derartige Stifthülsen, welche zudem einstückig und nahtfrei in einem Sensorgehäuse integriert sind, sind bislang nicht bekannt.A good response with simultaneous good thermal decoupling between heater and temperature sensor can be achieved if the two aforementioned pen sleeves are designed to be particularly thin and long. It is advantageous if the terminal section of the pin sleeve has a cylindrical lateral surface with a diameter d1 and that the terminal section extends over a length l2, characterized in that the ratio l2 / d1 is greater than or equal to 5, preferably greater than or equal to 7, is. Such pen sleeves, which are also integrally and seamlessly integrated in a sensor housing, are not yet known.

Für eine Druckstabilität und chemische Stabilität ist es von Vorteil, wenn das Sensorgehäuse aus Stahl und/oder Titan und/oder Hastelloy besteht.For pressure stability and chemical stability, it is advantageous if the sensor housing consists of steel and / or titanium and / or Hastelloy.

Das Sensorgehäuse kann vorzugsweise zumindest drei Stifthülsen, also die erste, die zweite und vorzugsweise eine dritte Stifthülse, aufweisen, welche vorzugsweise parallel zueinander verlaufen. Zwei der Stifthülsen können, wie zuvor beschrieben, mit einem Heizer und einem Temperatursensor zur Ermittlung der Mediumstemperatur ausgestattet sein. Sie ermöglichen die Durchflussmessung in an sich bekannter Weise. Die dritte Sensorhülse kann ebenfalls einen Heizer, vorzugsweise in analoger Ausgestaltung zum Heizer, der beiden anderen Stifthülsen aufweisen. Beispielsweise bei ungleichmäßiger Anschmutzung oder Korrosion der jeweiligen Stifthülsen wird die Ermittlung und/oder Kompensation eines Sensordrifts vorteilhaft ermöglicht. Diese zusätzliche Stifthülse kann dabei ebenfalls vorteilhaft einstückig und nahtlos mit dem Hohlkörper verbunden sein.The sensor housing may preferably have at least three pin sleeves, that is to say the first, the second and preferably a third pin sleeve, which preferably run parallel to one another. As described above, two of the pin sleeves can be equipped with a heater and a temperature sensor for determining the temperature of the medium. They allow the flow measurement in a conventional manner. The third sensor sleeve may also have a heater, preferably in analogous configuration to the heater, the other two pen sleeves. For example, in the case of uneven soiling or corrosion of the respective pin sleeves, the determination and / or compensation of a sensor pressure is advantageously made possible. This additional pin sleeve can also advantageously be integrally and seamlessly connected to the hollow body.

Es ist von Vorteil, wenn das Sensorgehäuse ein Strömungshindernis aufweist, welches derart zu einer der drei vorgenannten Stifthülsen angeordnet ist, dass eine der Stifthülsen, ausgehend bei Anströmung des Sensorgehäuses, aus einer vorbestimmten Strömungsrichtung teilweise oder vollständig im Strömungsschatten des Strömungshindernisses liegt, während die anderen beiden Stifthülsen außerhalb des Strömungsschattens angeordnet sind. Vorzugsweise ist in der dritten Stifthülse ein Heizer angeordnet. Dieser erlaubt eine Richtungserkennung je nachdem, ob die Strömung des Messmediums aus der vorgenannten Strömungsrichtung und dadurch die Anströmung und der Abtransport der Wärme des Heizers durch das Strömungshindernis behindert wird, oder ob die Strömungsrichtung des Messmediums entgegengesetzt zur oben genannten Strömungsrichtung ist. In letzterem Fall liegt die dritte Stifthülse nicht im Strömungsschatten des Strömungshindernisses.It is advantageous if the sensor housing has a flow obstacle, which is arranged to one of the three aforementioned pen sleeves, that one of the pen sleeves, starting from the flow of the sensor housing, from a predetermined flow direction partially or completely in the flow shadow of the flow obstacle, while the other two pen sleeves are arranged outside the flow shadow. Preferably, a heater is arranged in the third pin sleeve. This allows a direction detection depending on whether the flow of the measured medium from the aforementioned flow direction and thereby the flow and the removal of the heat of the heater is hindered by the flow obstacle, or if the flow direction of the measuring medium is opposite to the above-mentioned flow direction. In the latter case, the third pin sleeve is not in the flow shadow of the flow obstacle.

Das Strömungshindernis kann vorzugsweise als eine prismenförmige Stifthülse, z.B. mit dreieckigem Querschnitt, ausgestaltet sein, welche besonders bevorzugt parallel zu den anderen drei Stifthülsen verläuft.The flow obstruction may preferably be described as a prism-shaped pin sleeve, e.g. be triangular cross-section, which is particularly preferably parallel to the other three pen sleeves.

Die dritte Stifthülse und/oder das stiftförmige Element können ausgehend von der Grundfläche des Hohlkörpers in den Innenbereich des Rohres hineinragen und nahtfrei mit dem Hohlkörper verbunden sein, wobei die Gesamtlänge der dritten Stifthülse und/oder des Strömungshindernisses vorzugsweise geringer ist als die Gesamtlänge der ersten beiden Stifthülsen. Dadurch beeinflusst der Heizer im dritten Sensorelement nicht die Durchflussmessung, da er auf einer anderen Ebene senkrecht zur Längsachse des Sensorgehäuses angeordnet ist als der Heizer und der Temperatursensor der ersten beiden Stifthülsen.The third pin sleeve and / or the pin-shaped element can protrude from the base of the hollow body in the inner region of the tube and be connected seamlessly with the hollow body, wherein the total length of the third pin sleeve and / or the flow obstacle is preferably less than the total length of the first two stick tubes. As a result, the heater in the third sensor element does not affect the flow measurement, since it is arranged on another plane perpendicular to the longitudinal axis of the sensor housing than the heater and the temperature sensor of the first two pen sleeves.

Das Sensorgehäuse weist vorzugsweise einen bogenförmigen Bügel auf, welcher zumindest die erste und zweite Stifthülse überspannt und welcher vorzugsweise mit dem Hohlkörper verbunden ist. Dieser Bügel dient der Strömungsführung. Die Anordnung der zumindest zwei Stifthülsen kann eine Verbindungsachse ausbilden, welche in einer Symmetrieebene liegt. Der Bügel liegt vorzugsweise ebenfalls auf dieser Symmetrieebene und ist symmetrisch entlang dieser Symmetrieebene ausgebildet.The sensor housing preferably has an arcuate bracket, which spans at least the first and second pin sleeves and which is preferably connected to the hollow body. This bracket is the flow guide. The Arrangement of the at least two pin sleeves can form a connection axis, which lies in a plane of symmetry. The bracket is preferably also on this plane of symmetry and is formed symmetrically along this plane of symmetry.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Bügel nahtfrei mit dem Hohlkörper verbunden.In a preferred embodiment, the bracket is seamlessly connected to the hollow body.

Die Länge des endständigen Abschnitts beträgt vorteilhaft zumindest 2 mm, vorzugsweise 3–10 mm, die Gesamtlänge einer Stifthülse beträgt vorzugsweise zumindest 10 mm. Entsprechend lange Stifthülsen ermöglichen eine besonders gute thermische Entkopplung.The length of the terminal section is advantageously at least 2 mm, preferably 3-10 mm, the total length of a pin sleeve is preferably at least 10 mm. Correspondingly long pen sleeves enable a particularly good thermal decoupling.

Das Sensorgehäuse des erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes kann mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, vorzugsweise mittels eines Strahlschmelzverfahrens hergestellt werden. Zwar sind entsprechende Sensorgehäuse auch über andere Fertigungsverfahren, so z.B. durch Urformverfahren, insbesondere durch das Metal Injection Molding realisierbar, allerdings hat sich gezeigt, dass besonders gute Fertigungstoleranzen und besonders dünnwandige Bauteile mit den vorgenannten bevorzugten Fertigungsverfahren erreichbar sind.The sensor housing of the flowmeter according to the invention can be produced by means of a generative manufacturing process, preferably by means of a jet melting process. Although corresponding sensor housings are also via other manufacturing methods, such. can be realized by primary molding, in particular by the metal injection molding, however, it has been found that particularly good manufacturing tolerances and particularly thin-walled components can be achieved with the aforementioned preferred manufacturing methods.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels für ein thermisches Durchflussmessgerät und unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese Beschreibung und die Figuren sind exemplarisch zu verstehen und in keinster Weise einschränkend für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment of a thermal flow meter and with the aid of the accompanying drawings. This description and the figures are to be understood as exemplary and in no way limiting the scope of the present invention. Show it:

1 Schnittansicht eines Sensorgehäuses eines erfindungsgemäßen thermischen Durchflusssensors. 1 Sectional view of a sensor housing of a thermal flow sensor according to the invention.

Herkömmliche thermische Durchflussmessgeräte verwenden üblicherweise zwei möglichst gleichartig ausgestaltete beheizbare Widerstandsthermometer, die in, meist stiftförmigen Metallhülsen, sog. Stingers oder in zylindrischen Metallhülsen angeordnet sind und die in thermischem Kontakt mit dem durch ein Messrohr oder durch die Rohrleitung strömenden Medium sind. Für die industrielle Anwendung sind beide Widerstandsthermometer üblicherweise in ein Messrohr eingebaut; die Widerstandsthermometer können aber auch direkt in der Rohrleitung montiert sein. Einer der beiden Widerstandsthermometer ist ein sogenanntes aktives Sensorelement, der mittels einer Heizeinheit beheizt wird. Als Heizeinheit ist entweder eine zusätzliche Widerstandsheizung vorgesehen, oder bei dem Widerstandsthermometer selbst handelt es sich um ein Widerstandselement, z. B. um einen RTD-(Resistance Temperature Device)Sensor, der durch Umsetzung einer elektrischen Leistung, z. B. durch eine entsprechende Variation des Messstroms erwärmt wird. Im Bereich der thermischen Durchflussmessung wird das aktive Sensorelement auch oft Heizer genannt. Bei dem zweiten Widerstandsthermometer handelt es sich um ein sog. passives Sensorelement: Es misst die Temperatur des Mediums.Conventional thermal flow measuring devices usually use two heat resistivity thermometers configured as identically as possible, which are arranged in, usually pin-shaped metal sleeves, so-called stingers, or in cylindrical metal sleeves and which are in thermal contact with the medium flowing through a measuring tube or through the pipeline. For industrial application, both resistance thermometers are usually installed in a measuring tube; The resistance thermometers can also be mounted directly in the pipeline. One of the two resistance thermometers is a so-called active sensor element, which is heated by means of a heating unit. As a heating unit, either an additional resistance heating is provided, or the resistance thermometer itself is a resistance element, for. B. to an RTD (Resistance Temperature Device) sensor, the by converting an electrical power, for. B. is heated by a corresponding variation of the measuring current. In the area of thermal flow measurement, the active sensor element is also often called a heater. The second resistance thermometer is a so-called passive sensor element: it measures the temperature of the medium.

Üblicherweise wird in einem thermischen Durchflussmessgerät ein beheizbares Widerstandsthermometer so beheizt, dass sich eine feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermometer einstellt. Alternativ ist es auch bekannt geworden, über eine Regel-/Steuereinheit eine konstante Heizleistung einzuspeisen.Usually, in a thermal flow meter, a heatable resistance thermometer is heated so that sets a fixed temperature difference between the two resistance thermometer. Alternatively, it has also become known to feed a constant heat output via a control / control unit.

Tritt in dem Messrohr kein Durchfluss auf, so wird eine zeitlich konstante Wärmemenge zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperaturdifferenz benötigt. Ist hingegen das zu messende Medium in Bewegung, ist die Abkühlung des beheizten Widerstandsthermometers wesentlich von dem Massedurchfluss des vorbeiströmenden Mediums abhängig. Da das Medium kälter ist als das beheizte Widerstandsthermometer, wird durch das vorbeiströmende Medium Wärme von dem beheizten Widerstandsthermometer abtransportiert. Um also bei einem strömenden Medium die feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermometern aufrecht zu erhalten, ist eine erhöhte Heizleistung für den beheizten Widerstandsthermometer erforderlich. Die erhöhte Heizleistung ist ein Maß für den Massedurchfluss bzw. den Massestrom des Mediums durch die Rohrleitung. Die Heizleistung kann durch einen sogenannten Leistungskoeffizienten PC beschrieben werden.If no flow occurs in the measuring tube, then a temporally constant amount of heat is required to maintain the predetermined temperature difference. If, on the other hand, the medium to be measured is in motion, the cooling of the heated resistance thermometer depends essentially on the mass flow rate of the flowing medium. Since the medium is colder than the heated resistance thermometer, heat is removed from the heated resistance thermometer by the passing medium. Thus, in order to maintain the fixed temperature difference between the two resistance thermometers in a flowing medium, an increased heating power for the heated resistance thermometer is required. The increased heating power is a measure of the mass flow or the mass flow of the medium through the pipeline. The heating power can be described by a so-called power coefficient PC.

Wird hingegen eine konstante Heizleistung eingespeist, so verringert sich infolge des Durchflusses des Mediums die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermometern. Die jeweilige Temperaturdifferenz ist dann ein Maß für den Massedurchfluss des Mediums durch die Rohrleitung bzw. durch das Messrohr.If, however, a constant heating power is fed in, the temperature difference between the two resistance thermometers decreases as a result of the flow of the medium. The respective temperature difference is then a measure of the mass flow of the medium through the pipe or through the measuring tube.

Es besteht somit ein funktionaler Zusammenhang zwischen der zum Beheizen des Widerstandsthermometers notwendigen Heizenergie und dem Massedurchfluss durch eine Rohrleitung bzw. durch ein Messrohr. Die Abhängigkeit des Wärmeübertragungskoeffizienten von dem Massedurchfluss des Mediums durch das Messrohr bzw. durch die Rohrleitung wird in thermischen Durchflussmessgeräten zur Bestimmung des Massedurchflusses genutzt. Geräte, die auf diesem Prinzip beruhen, werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung, 't-switch', 't-trend' oder 't-mass' angeboten und vertrieben.Thus, there is a functional relationship between the heating energy necessary for heating the resistance thermometer and the mass flow through a pipeline or through a measuring tube. The dependence of the heat transfer coefficient on the mass flow of the medium through the measuring tube or through the pipeline is used in thermal flowmeters for determining the mass flow. Devices based on this principle are offered and distributed by the applicant under the name 't-switch', 't-trend' or 't-mass'.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Variante eines thermischen Durchflussmessgerätes 1 näher dargestellt. Dabei erkennt man insbesondere ein Gehäuse eines Messaufnehmers des thermischen Durchflussmessgerätes 1, welches nachfolgend als Sensorgehäuse 4 bezeichnet wird. Dieses Sensorgehäuse 4 ist aus Metall gefertigt und kann als Einstecksensor ausgebildet sein und beispielsweise in einem Sensorstutzen 2 eines Rohres 3 oder in einem Loch eines Rohres 3 angeordnet sein. Dieses Rohr 3 kann ein Messrohr sein oder kann einer bestehenden Rohrleitung zugeordnet sein.In 1 is a variant of a thermal flow meter according to the invention 1 shown in more detail. One recognizes in particular one Housing of a sensor of the thermal flowmeter 1 , which subsequently as a sensor housing 4 referred to as. This sensor housing 4 is made of metal and can be designed as Einstecksensor and for example in a sensor neck 2 a pipe 3 or in a hole of a pipe 3 be arranged. This pipe 3 may be a measuring tube or may be associated with an existing pipeline.

Zusätzlich zum Messaufnehmer weist das thermische Durchflussmessgerät 1 auch eine Auswerteeinheit 10 auf, welche üblicherweise ein Teil eines Messwandlers sein kann.In addition to the sensor has the thermal flow meter 1 also an evaluation unit 10 which may usually be part of a transducer.

Das nachfolgend beschriebene Sensorgehäuse 4 eines Messaufnehmers stellt lediglich eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung dar.The sensor housing described below 4 a sensor only represents a particularly preferred embodiment of the invention.

Das Sensorgehäuse 4 weist einen Hohlkörper 13 auf, welcher direkt in dem Sensorstutzen 2 angeordnet sein kann.The sensor housing 4 has a hollow body 13 on, which directly in the sensor neck 2 can be arranged.

Der Hohlkörper 13 weist eine gebogene Grundfläche auf, ausgehend von welcher zumindest zwei, eine erste und eine zweite, Stifthülsen 6 in das Lumen, also das Innere des Rohres 3 hineinragen.The hollow body 13 has a curved base, starting from which at least two, a first and a second, pen sleeves 6 into the lumen, so the inside of the tube 3 protrude.

Der Hohlkörper 13 ist in der Ausführungsvariante der 1 kuppelförmig dargestellt. Er kann allerdings auch eine andere Form aufweisen und beispielsweise zylindrisch, kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein.The hollow body 13 is in the embodiment of the 1 dome-shaped shown. However, it can also have a different shape and, for example, cylindrical, frusto-conical or truncated pyramid-shaped.

In 1 sind insgesamt zwei Stifthülsen 6 dargestellt. Es können aber auch weitere Stifthülsen, z.B. drei oder vier Stifthülsen, vorgesehen sein, wobei das Durchflussmessgerät vorzugsweise weitere Funktionalitäten, z.B. Drifterkennung und Richtungserkennung, in einem thermischen Durchflussmessgerät vereinigen kann.In 1 are a total of two pen sleeves 6 shown. However, it is also possible for further pin sleeves, for example three or four pin sleeves, to be provided, wherein the flow meter can preferably combine further functionalities, eg drift detection and direction detection, in a thermal flow meter.

Die vorliegende Erfindung kann in einer vereinfachten Ausführungsvariante auch lediglich die zwei Stifthülsen 6 aufweisen. Die Stifthülsen 6 sind mit dem Hohlkörper 13 einstückig und verbindungsnahtfrei, insbesondere im Verbindungsbereich verbunden. Als Verbindungsnaht im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Schweißnaht, Klebenaht, Lötnaht und dergleichen zu verstehen. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse, also die Gesamtheit aus Stifthülsen und Hohlkörper, monolithisch ausgebildet.The present invention, in a simplified embodiment, only the two pen sleeves 6 exhibit. The pen cases 6 are with the hollow body 13 integral and free of connection seams, in particular connected in the connection area. As a seam within the meaning of the present invention is a weld, glued seam, solder seam and the like to understand. Particularly preferably, the housing, that is, the entirety of pin sleeves and hollow body, formed monolithic.

Die erste und zweite Stifthülse 6 weisen jeweils eine mediumsberührende Stirnfläche 14 auf. Diese ist in 1 gewölbt, kann allerdings auch eben ausgebildet sein.The first and second pin sleeve 6 each have a medium-contacting end face 14 on. This is in 1 arched, but can also be trained.

Jede der beiden Stifthülsen weisen, insbesondere im Bereich der mediumsberührenden Stirnfläche 14, ein Sensorelement 5 auf, welches im Inneren der jeweiligen Stifthülse 6 angeordnet ist. Ein erstes Sensorelement 5 ist dabei als Heizelement ausgebildet und ein zweites Sensorelement 5 ist als Temperatursensor, zur Ermittlung der Mediumstemperatur ausgebildet. Beide Sensorelemente können als beheizbarer Temperatursensor, z.B. ein Pt-100 oder Pt-1000 Widerstandstemperatursensor ausgebildet sein.Each of the two pen sleeves have, in particular in the region of the medium-contacting end face 14 , a sensor element 5 on which inside the respective pin sleeve 6 is arranged. A first sensor element 5 is designed as a heating element and a second sensor element 5 is designed as a temperature sensor, to determine the medium temperature. Both sensor elements can be designed as a heatable temperature sensor, for example a Pt-100 or Pt-1000 resistance temperature sensor.

Die Stifthülsen 6 können jeweils gestuft ausgebildet sein, wodurch ein besseres Einführen und Positionieren der Sensorelemente 5 in der Stifthülse 6 durch die endständige Öffnung auf der mediumsabgewandten Seite der Stifthülse 6 erfolgen kann.The pen cases 6 can each be stepped, whereby a better insertion and positioning of the sensor elements 5 in the pen sleeve 6 through the terminal opening on the side facing away from the media of the pen sleeve 6 can be done.

Die Stifthülse 6 ist dem Sensorgehäuse 4 zugeordnet, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Anbindungselement zu verstehen ist, welches die Sensorelemente 5 mit dem Sensorstutzen 2 verbindet.The pin sleeve 6 is the sensor housing 4 assigned, which is to be understood in the context of the present invention as a connection element, which the sensor elements 5 with the sensor socket 2 combines.

Die geometrische Ausgestaltung einer jeweiligen Stifthülse 6 ist dergestalt, dass ausgehend von der Stirnfläche 14 zunächst ein erster Abschnitt 20 mit zylindrischer Stifthülsenwandung und einem ersten kontinuierlichen Zylindermanteldurchmesser d1 folgt. Nach einer Stufung 15 folgt ein zweiter Abschnitt 19 mit einer zylindrischen Stifthülsenwandung und einem zweiten kontinuierlichen Zylindermanteldurchmesser d2. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise auch eine konische Form aufweisen. In dieser Variante entspricht der Durchmesser d2 einem gemittelten Wert.The geometric design of a respective pin sleeve 6 is such that starting from the end face 14 first a first section 20 with a cylindrical pin sleeve wall and a first continuous cylinder jacket diameter d1. After a grading 15 follows a second section 19 with a cylindrical pin sleeve wall and a second continuous cylinder jacket diameter d2. The second section may for example also have a conical shape. In this variant, the diameter d2 corresponds to an averaged value.

Auf den zweiten Abschnitt 19 folgt sodann ein dritter Abschnitt 16 mit einer konischen Form. Der Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 19 und 20 ist nicht abrupt, sondern weist ein kontinuierliches Anwachsen des Durchmessers vom ersten Durchmesser d1 auf einen zweiten Durchmesser d2 auf. Es handelt sich bei einer entsprechenden Stufung 15 daher nicht um einen abrupten, sondern einen allmählichen Wechsel des Durchmessers. Sodann geht die Stifthülse in den dritten Abschnitt 16 über, welcher kegelstumpfförmig ausgebildet ist und bei welchem der Durchmesser d allmählich im Verlauf des Kegelstumpfs bis zu einem Übergangsbereich zum Hohlkörper 13 allmählich anwächst. Die Stifthülsen 6 weisen eine Länge l1 von zumindest 10 mm auf.On the second section 19 then follows a third section 16 with a conical shape. The transition area between the first and second sections 19 and 20 is not abrupt, but has a continuous increase in diameter from the first diameter d1 to a second diameter d2. It is a corresponding grading 15 therefore not a sudden, but a gradual change in diameter. Then the pin sleeve goes into the third section 16 about, which is frusto-conical and in which the diameter d gradually in the course of the truncated cone to a transition region to the hollow body 13 gradually grows. The pen cases 6 have a length l1 of at least 10 mm.

Durch die gestufte Bauweise der Stifthülsen kann vorteilhaft eine höhere Steifigkeit der Stifthülsen erzielt werden.Due to the stepped construction of the pen sleeves advantageously a higher stiffness of the pen sleeves can be achieved.

Dem Abschnitt 20 ist gemäß der Definition der vorliegenden Erfindung die Stirnfläche 14 zugeordnet. In diesem Abschnitt 20 eines ersten der beiden Stifthülsen 6 ist jeweils ein Sensorelement 5 angeordnet. Das Sensorelement, insbesondere das Heizelement, muss nicht zwingend an der Stirnfläche 14 oder Zylindermantelfläche der Stifthülse anliegen, sondern kann vorzugsweise über eine Kupferbrücke mit der Wandung der Stifthülse thermisch gekoppelt sein. Gleiches gilt auch für die weiteren optionalen Stifthülsen. Eine entsprechende Anordnung und deren Vorteile sind in der DE 10 2008 015 359 A1 im Detail beschrieben.The section 20 is the end face according to the definition of the present invention 14 assigned. In this section 20 a first of the two pen sleeves 6 is each a sensor element 5 arranged. The sensor element, in particular the heating element, does not necessarily have to be on the end face 14 or cylindrical surface of the pin sleeve, but may preferably be thermally coupled via a copper bridge with the wall of the pin sleeve. The same applies to the other optional pen sleeves. A corresponding arrangement and its advantages are in the DE 10 2008 015 359 A1 described in detail.

Im Abschnitt 20 der zweiten der beiden Stifthülsen 6 ist ein Temperatursensor zur Ermittlung der Mediumstemperatur angeordnet. Dieser kann ebenfalls als beheizbares Widerstandsthermometer ausgebildet sein, wobei im Betrieb des thermischen Durchflussmessgerätes 1 vorzugsweise jeweils eines der Widerstandsthermometer aktiv beheizt und eines der Widerstandsthermometer unbeheizt betrieben werden kann.In the section 20 the second of the two pen sleeves 6 a temperature sensor is arranged to determine the temperature of the medium. This can also be designed as a heatable resistance thermometer, wherein during operation of the thermal flow meter 1 preferably in each case one of the resistance thermometer actively heated and one of the resistance thermometer can be operated unheated.

Die Wandstärke der Stifthülsen 6 beträgt zumindest im Abschnitt 20 weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger oder gleich wie 0,4 mm, insbesondere 0,1 bis 0,4 mm. Aufgrund der dünnen Wandstärke kann ein besonders günstiger Wärmeübergang erreicht werden.The wall thickness of the pen sleeves 6 is at least in the section 20 less than 0.5 mm, preferably less than or equal to 0.4 mm, in particular 0.1 to 0.4 mm. Due to the thin wall thickness, a particularly favorable heat transfer can be achieved.

Die Länge l2 dieses Abschnitts 20 kann zumindest 2 mm, vorzugsweise jedoch 3–10 mm betragen.The length l2 of this section 20 may be at least 2 mm, but preferably 3-10 mm.

Das Verhältnis der Länge l2 zum Durchmesser d1 ist für den ersten Abschnitt 20 vorzugsweise größer als 5, besonders bevorzugt gleich oder größer als 7.The ratio of length l2 to diameter d1 is for the first section 20 preferably greater than 5, more preferably equal to or greater than 7.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung beträgt das durchschnittliche Verhältnis dMittelwert/l1 für die gesamte Stifthülse, vorzugsweise größer als 4, wobei sich der Durchmesser immer auf die jeweilige Länge des Abschnitts der Stifthülse bezieht, in welchem der Durchmesser tatsächlich vorhanden ist. Im Falle eines Kegelstumpfes, wie in Abschnitt 16, kann eine Mittelwertbildung der Durchmesser erfolgen.In a preferred embodiment of the invention, the average ratio d average value / l1 for the entire pin sleeve, preferably greater than 4, wherein the diameter always refers to the respective length of the portion of the pin sleeve, in which the diameter is actually present. In the case of a truncated cone, as in section 16 , averaging the diameter can be done.

Das Sensorgehäuse 4 ist aus Metall gefertigt. Als besonders bevorzugtes Metall kann Stahl, insbesondere Edelstahl, oder Hastelloy genutzt werden. Alternativ kann, z.B. für stark-korrosive Medien, auch Titan als Wandungsmaterial genutzt werden.The sensor housing 4 is made of metal. As a particularly preferred metal, steel, in particular stainless steel, or Hastelloy can be used. Alternatively, for example, for strongly corrosive media, titanium can also be used as wall material.

Bevorzugt ist das Sensorgehäuse 4 monolithisch gefertigt. Dadurch wird ein definierter Wärmeübergang erzielt.The sensor housing is preferred 4 made monolithic. As a result, a defined heat transfer is achieved.

Zusätzlich kann das Sensorgehäuse 4 sodann noch mit einer metallischen Außenbeschichtung versehen werden, um ggf. die Widerstandsfähigkeit gegenüber bestimmten Medien zu erhöhen. Diese Außenbeschichtung zählt gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch nicht zum Gehäuse 2, sondern als zusätzlich auf das Gehäuse 4 aufgebrachte Materiallage.In addition, the sensor housing 4 then be provided with a metallic outer coating, if necessary, to increase the resistance to certain media. However, this outer coating does not count according to the present invention to the housing 2 but as an addition to the case 4 applied material layer.

Das Sensorgehäuse 4 ist besonders bevorzugt in einem generativen Fertigungsverfahren fertigbar. Besonders bevorzugt sind dabei Strahlschmelzverfahren, wie z.B. das selektive Laserschmelzen, welches auch als SLM-Verfahren bekannt ist, um einen derartigen Gegenstand mit entsprechend dünner Wandstärke und entsprechender Länge der Stifthülsen zu fertigen.The sensor housing 4 is particularly preferably manufacturable in a generative manufacturing process. Particularly preferred are beam melting, such as selective laser melting, which is also known as SLM method to produce such an article with a correspondingly thin wall thickness and appropriate length of the pen sleeves.

Beim SLM-Verfahren kann ein Metallpulver in einer dünnen Schicht auf eine Oberfläche aufgebracht werden. Das Metallpulver wird sodann durch Laserstrahlung lokal vollständig geschmolzen und erstarrt zu einer festen Materialschicht in einer Schichtdicke von typischerweise 15–150 µm. Sodann wird die Oberfläche um den Betrag der Schichtdicke abgesenkt und eine neue Materialschicht aufgetragen. Auf diese Weise bildet sich allmählich das Gehäuse 4 des Messaufnehmers heraus. Materialspannungen und korrosionsanfällige Nahtstellen sind dabei nicht vorhanden.In the SLM process, a metal powder can be applied in a thin layer on a surface. The metal powder is then completely locally melted by laser radiation and solidified to a solid material layer in a layer thickness of typically 15-150 microns. Then the surface is lowered by the amount of the layer thickness and applied a new layer of material. In this way, gradually forms the housing 4 out of the sensor. Material stresses and corrosion-susceptible seams are not present.

Das erfindungsgemäße thermische Durchflussmessgerät 1 weist zudem ein drucktragendes Bauteil 7 auf, welches sich an einer Schnittstelle 21 an den Hohlkörper 13 anschließt. Das drucktragende Bauteil weist vorzugsweise eine Verformungsstabilität, zumindest bis zu einem Maximaldruck von 40 bar, auf.The thermal flow meter according to the invention 1 also has a pressure-bearing component 7 which is located at an interface 21 to the hollow body 13 followed. The pressure-bearing component preferably has a deformation stability, at least up to a maximum pressure of 40 bar.

Das drucktragende Bauteil 7 weist eine Hülse 12 mit einer Längsachse A auf und eine Wandung 18 welche sich über den gesamten Querschnitt der Hülse 12 erstreckt. Die Hülse kann vorzugsweise einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Sie kann besonders bevorzugt eine zylindrische Form aufweisen.The pressure-bearing component 7 has a sleeve 12 with a longitudinal axis A on and a wall 18 which extends over the entire cross section of the sleeve 12 extends. The sleeve may preferably have a circular or rectangular cross-section. It may particularly preferably have a cylindrical shape.

Die Flächennormale der Wandung 18 kann vorzugsweise parallel zur Längsachse A der Hülse 12 erstrecken. Die Wandung 18 kann allerdings auch schräg in der Hülse 12 angeordnet sein.The surface normal of the wall 18 may preferably parallel to the longitudinal axis A of the sleeve 12 extend. The wall 18 However, it can also be slanted in the sleeve 12 be arranged.

Die Stirnfläche und die Wandung 18 müssen nicht zwingend endständig an der Hülse 12 angeordnet sein, sondern sie können auch beispielsweise in der Mitte der Hülsenform des ringförmigen Wandungsbereichs angeordnet sein und sich dort über den gesamten Querschnitt erstrecken.The face and the wall 18 do not necessarily have to be terminal on the sleeve 12 They may also be arranged, for example, in the middle of the sleeve shape of the annular wall region and extend over the entire cross section.

In der Hülse 12 sind vorzugsweise Elektronikbauteile, so z.B. Platinen und dergleichen, angeordnet. Diese Elektronikbauteile sind in einer Vergussmasse 8 eingebettet. Die Vergussmasse 8 füllt insbesondere die Hülse 12 teilweise oder vollständig aus. In der Wandung 18 ist zumindest ein Loch oder es sind mehrere Löcher als Kabeldurchführungen 9 angeordnet. Diese dienen der Durchführung einer oder mehrerer Signalleitungen und/oder Energieversorgungsleitungen 17 zwischen den Sensorelementen 5 und der Auswerteeinrichtung 11. Die Löcher können vorzugsweise einen mittleren Lochquerschnitt zwischen 0,2 und 1,5 mm aufweisen.In the sleeve 12 are preferably electronic components, such as boards and the like, arranged. These electronic components are in one potting compound 8th embedded. The potting compound 8th in particular, fill the sleeve 12 partially or completely off. In the wall 18 is at least one hole or there are several holes as cable glands 9 arranged. These serve to carry out one or more signal lines and / or power supply lines 17 between the sensor elements 5 and the evaluation device 11 , The holes may preferably have a mean hole cross section between 0.2 and 1.5 mm.

Zur Positionssicherung der Vergussmasse 8 weist die Hülse 12 an der Innenseite eine Hinterschneidung 11 auf. Alternativ oder zusätzlich zu den Hinterschneidungen kann die Hülse 12 zur Verankerung der Vergussmasse 8 Rillen und/oder ein Gewinde aufweisen. Zugleich wird eine bessere Dichtung der Vergussmasse erreicht.For securing the position of the potting compound 8th has the sleeve 12 on the inside an undercut 11 on. Alternatively, or in addition to the undercuts, the sleeve 12 for anchoring the potting compound 8th Grooves and / or have a thread. At the same time a better seal the potting compound is achieved.

Die Wandstärke der Wandung 18 weist bezogen auf einen Durchmesser des Hülsenquerschnitts der Hülse 12 von vorzugsweise zumindest 1 zu 30 auf. Besonders bei einer kuppelförmigen Form der Wandung 18 kann eine geringere Wandstärke gewählt werden als bei einer ebenen Form der Wandung 18.The wall thickness of the wall 18 points relative to a diameter of the sleeve cross-section of the sleeve 12 of preferably at least 1 to 30. Especially with a dome-shaped form of the wall 18 a smaller wall thickness can be chosen than with a flat shape of the wall 18 ,

Die Wandstärke der Wandung 18 weist bei einer ebenen Form bezogen auf einen Durchmesser des Hülsenquerschnitts der Hülse 12 von vorzugsweise zumindest 1 zu 20, besonders bevorzugt von zumindest 1 zu 10, auf.The wall thickness of the wall 18 has a flat shape based on a diameter of the sleeve cross-section of the sleeve 12 of preferably at least 1 to 20, more preferably at least 1 in 10.

So kann die Wandung 18 eine Wandstärke von vorzugsweise zumindest 0,5 mm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 mm aufweisen.So can the wall 18 have a wall thickness of preferably at least 0.5 mm and more preferably from 1 to 2 mm.

Die eine oder mehrere Öffnungen bzw. Löcher der Kabeldurchführung 9 können vorzugsweise ebenfalls mit Vergussmasse 8 gefüllt sein.The one or more openings or holes of the cable gland 9 may preferably also with potting compound 8th be filled.

Die Vergussmasse kann beispielsweise auf Basis eines Epoxids ausgebildet sein.The potting compound may be formed, for example, based on an epoxide.

Die Hülse 12 und die Wandung 18 sind vorzugsweise aus einem Metall gebildet und besonders bevorzugt aus Edelstahl oder Hastelloy. Sie ist vorzugsweise monolithisch aufgebaut.The sleeve 12 and the wall 18 are preferably formed of a metal and more preferably of stainless steel or Hastelloy. It is preferably constructed monolithically.

In 1 sind die beiden messsignalerzeugenden Sensorelemente 5, also das Heizelement und der Temperatursensor, über ein monolithisches verbindungsnahtfreies Anschlusselement in Form eines Sensorgehäuse 4 an das Rohr 3 bzw. an den Sensorstutzen 2 des Rohres 3 angeordnet.In 1 are the two measuring signal generating sensor elements 5 , So the heating element and the temperature sensor, via a monolithic connecting seam-free connection element in the form of a sensor housing 4 to the pipe 3 or to the sensor nozzle 2 of the pipe 3 arranged.

Entsprechende Anschlusselemente sind auch aus dem Bereich der Ultraschall-Durchflussmessgeräte und aus dem Bereich der Vortex-Durchflussmessgeräte bekannt.Corresponding connection elements are also known in the field of ultrasonic flowmeters and in the field of vortex flowmeters.

In Ultraschall-Durchflussmessgeräten kann es sich dabei um ein Element zur Minderung des Körperschalls handeln, welches das ultraschallerzeugende Element, z.B. den Ultraschallwandler trägt und mittels welchem dieser an einer Rohrwandung festgelegt ist. Auch an dieser Stelle kann im Anschluss an dieses Element zur Minderung des Körperschalls ein drucktragendes Bauteil, analog zu dem Bauteil 7 der 1, angeordnet sein. Dieses körperschallmindernde Element ist monolithisch und insbesondere durch eines der bereits vorbeschriebenen generativen Fertigungsverfahren herstellbar.Ultrasonic flowmeters can be an element for reducing structure-borne noise, which carries the ultrasound-generating element, for example the ultrasound transducer, and by means of which it is fixed to a tube wall. Also at this point, following this element to reduce structure-borne noise, a pressure-bearing component, analogous to the component 7 of the 1 be arranged. This structure-borne sound-reducing element is monolithic and can be produced in particular by one of the generative production methods already described above.

In Vortex-Messgeräten werden oftmals Kapazitive Sensoren, sogenannte DSC-Sensoren, eingesetzt. Um eine mechanische Verformung eines Sensorpaddels. bei Druckschlägen, zu vermeiden, empfiehlt es sich einen Anschlag vorzusehen. Dieser Anschlag kann beispielsweise in Käfig- oder Bügelform im Bereich des Sensorpaddels angeordnet sein und dessen Bewegung zusätzlich begrenzen. Auch dieses Element kann mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Dieser Anschlag ist monolithisch und insbesondere durch eines der bereits vorbeschriebenen generativen Fertigungsverfahren herstellbar.In vortex measuring devices capacitive sensors, so-called DSC sensors, are often used. To a mechanical deformation of a sensor paddle. In case of pressure surges, it is recommended to provide a stop. This stop can be arranged for example in cage or bow shape in the region of the sensor paddle and limit its movement in addition. This element can also be produced by means of a generative manufacturing process. This stop is monolithic and in particular produced by one of the already described above generative manufacturing process.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
thermisches Durchflussmessgerät thermal flow meter
22
Sensorstutzen sensor nozzle
33
Rohr pipe
44
Sensorgehäuse sensor housing
55
Sensorelemente (Heizer und T-Sensor) Sensor elements (heater and T-sensor)
66
erste und zweite Stifthülse first and second pin sleeve
77
drucktragendes Bauteil pressure-bearing component
88th
Vergussmasse potting compound
99
Kabeldurchführung Grommet
1010
Auswerteeinheit evaluation
1111
Hinterschneidung undercut
1212
Hülse shell
1313
Hohlkörper hollow body
1414
Stirnfläche face
1515
Stufung gradation
1616
Abschnitt section
1717
Signal- & Energieversorgungsleitungen Signal & power supply lines
1818
Wandung wall
1919
Abschnitt section
2020
Abschnitt section
2121
Schnittstelle interface
pp
Druck print
AA
Längsachse der Hülse Longitudinal axis of the sleeve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010061731 A1 [0002] DE 102010061731 A1 [0002]
  • DE 102008015359 A1 [0078] DE 102008015359 A1 [0078]

Claims (11)

Durchflussmessgerät umfassend ein messsignalerzeugendes Sensorelement (5) und ein metallisches, insbesondere in einem generativen Fertigungsverfahren gefertigtes, Anbindungselement, welches das messsignalerzeugende Sensorelement mit einer Öffnung oder mit einem Sensorstutzen (2) eines Rohres (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement mit einem drucktragenden Bauteil (7) verbunden ist, umfassend eine Hülse (12) und eine Wandung (18), welche sich über den gesamten Querschnitt in Parallelprojektion im Verlauf einer Längsachse (A) der Hülse (12) erstreckt, wobei das drucktragende Bauteil (7) zumindest eine Kabeldurchführung (9) und eine Vergussmasse (8) aufweist, wobei die Vergussmasse (8) die Hülse (12) teilweise oder vollständig ausfüllt, und wobei das drucktragende Bauteil (7) in der Öffnung oder im Sensorstutzen (2) des Rohres (3), bezogen auf die Längsachse des Rohres (3), radial hinter dem Anbindungselement angeordnet ist.Flowmeter comprising a sensor signal generating sensor element ( 5 ) and a metallic, in particular produced in a generative manufacturing method, connecting element which the measuring signal generating sensor element with an opening or with a sensor neck ( 2 ) of a pipe ( 3 ), characterized in that the connecting element with a pressure-bearing component ( 7 ), comprising a sleeve ( 12 ) and a wall ( 18 ), which extend over the entire cross-section in parallel projection in the course of a longitudinal axis (A) of the sleeve ( 12 ), wherein the pressure-bearing component ( 7 ) at least one cable feedthrough ( 9 ) and a potting compound ( 8th ), wherein the casting compound ( 8th ) the sleeve ( 12 ) partially or completely, and wherein the pressure-bearing component ( 7 ) in the opening or in the sensor neck ( 2 ) of the pipe ( 3 ), relative to the longitudinal axis of the tube ( 3 ), is arranged radially behind the connection element. Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät ein thermisches Durchflussmessgerät (1) ist und dass das metallische Anbindungselement ein Sensorgehäuse (4) eines thermischen Durchflussmessgerätes (1) ist, umfassend einen Hohlkörper (13) und zwei Stifthülsen (6) welche aus dem Hohlkörper (13) hervorstehen.Flowmeter according to claim 1, characterized in that the flowmeter is a thermal flowmeter ( 1 ) and that the metallic attachment element is a sensor housing ( 4 ) of a thermal flow meter ( 1 ), comprising a hollow body ( 13 ) and two pen sleeves ( 6 ) which from the hollow body ( 13 ) protrude. Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät ein Ultraschall-Durchflussmessgerät ist und dass das metallische Anbindungselement ein körperschallminderndes Element ist.Flowmeter according to claim 1, characterized in that the flowmeter is an ultrasonic flowmeter and that the metallic connection element is a structure-borne sound reducing element. Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät ein Vortex-Durchflussmessgerät ist und dass das metallische Anbindungselement einen Anschlag umfasst zur Begrenzung der Bewegung eines Sensorpaddels eines DSC-Sensors.Flowmeter according to claim 1, characterized in that the flowmeter is a vortex flowmeter and that the metallic connection element comprises a stop for limiting the movement of a sensor paddle of a DSC sensor. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drucktragende Bauteil (7) zumindest ein Elektronikbauteil aufweist, welches in der Vergussmasse (8) eingebettet ist. Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-bearing component ( 7 ) has at least one electronic component, which in the potting compound ( 8th ) is embedded. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Anbindungselement durch ein generatives Fertigungsverfahren, insbesondere durch ein SLM-Verfahren, aus einem granularen metallischen Material hergestellt ist oder durch ein MIM-Verfahren hergestellt ist.Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic connecting element is produced by a generative manufacturing process, in particular by an SLM process, from a granular metallic material or produced by an MIM process. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Anbindungselement monolithisch ausgebildet ist.Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic connecting element is monolithic. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drucktragende Bauteil (7) eine oder mehrere Hinterschneidungen (11) an der Innenfläche der Hülse (12) zur Verankerung der Vergussmasse (8) aufweist.Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-bearing component ( 7 ) one or more undercuts ( 11 ) on the inner surface of the sleeve ( 12 ) for anchoring the potting compound ( 8th ) having. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Wandung (18) bezogen auf einen Durchmesser des Hülsenquerschnitts der Hülse (12) ein Verhältnis von vorzugsweise zumindest 1 zu 30, besonders bevorzugt von zumindest 1 zu 10, aufweist.Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the wall ( 18 ) based on a diameter of the sleeve cross-section of the sleeve ( 12 ) has a ratio of preferably at least 1 to 30, more preferably at least 1 in 10. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (9) zumindest als ein Loch in der Wandung (18) ausgebildet ist, welches Loch einen mittleren Lochdurchmesser von 0,2 bis 1,5 mm aufweist.Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the cable bushing ( 9 ) at least as a hole in the wall ( 18 ) is formed, which hole has a mean hole diameter of 0.2 to 1.5 mm. Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drucktragende Bauteil (7) in der Öffnung des Rohres oder im Sensorstutzen (2) des Rohres (3) eingeschweißt und/oder eingeschraubt ist.Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-bearing component ( 7 ) in the opening of the pipe or in the sensor neck ( 2 ) of the pipe ( 3 ) is welded and / or screwed.
DE102015122224.8A 2015-12-18 2015-12-18 Flowmeter Withdrawn DE102015122224A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015122224.8A DE102015122224A1 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Flowmeter
US16/063,447 US11204270B2 (en) 2015-12-18 2016-11-15 Flow measuring device
CN201680072780.8A CN108369119B (en) 2015-12-18 2016-11-15 Flow meter
PCT/EP2016/077760 WO2017102221A1 (en) 2015-12-18 2016-11-15 Flow meter
EP16804701.7A EP3390977B1 (en) 2015-12-18 2016-11-15 Flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015122224.8A DE102015122224A1 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Flowmeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015122224A1 true DE102015122224A1 (en) 2017-06-22

Family

ID=57442638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015122224.8A Withdrawn DE102015122224A1 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Flowmeter

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11204270B2 (en)
EP (1) EP3390977B1 (en)
CN (1) CN108369119B (en)
DE (1) DE102015122224A1 (en)
WO (1) WO2017102221A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019125827A1 (en) * 2019-09-25 2021-03-25 Endress+Hauser Flowtec Ag Electrical connector and field device for measurement / automation technology
US11365990B2 (en) * 2018-09-25 2022-06-21 Fraba B.V. Sensor device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220357187A1 (en) * 2021-05-10 2022-11-10 Applied Materials, Inc. Packaging design for a flow sensor and methods of manufacturing thereof
DE102021132304A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 Endress+Hauser SE+Co. KG Field device for process and automation technology

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7730814U1 (en) * 1977-10-05 1981-03-19 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg DEVICE FOR FASTENING A PROBE IN AN OPENING OF A CONTAINER
EP1340964A1 (en) * 2002-03-01 2003-09-03 SICK Engineering GmbH Ultrasonic transducer system with ultrasonic filter
DE102008015359A1 (en) 2008-03-20 2009-09-24 Endress + Hauser Flowtec Ag Temperature sensor and method for its production
DE102010061731A1 (en) 2010-11-22 2012-05-24 Endress + Hauser Flowtec Ag Housing of a temperature sensor, in particular a thermal flow meter
DE202013103402U1 (en) * 2012-10-19 2013-08-22 Endress + Hauser Flowtec Ag Temperature sensor and thermal flow meter
DE102012108415A1 (en) * 2012-09-10 2014-06-12 Endress + Hauser Flowtec Ag Interface between a sensor unit and an explosion-proof housing
DE102013013476A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Endress + Hauser Flowtec Ag Vortex flow sensor and vortex flow sensor for measuring the flow rate of a fluid
DE102013110042A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-12 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Electrochemical sensor
DE102014101968A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg Measuring device and measuring insert for such a measuring device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2713764B1 (en) * 1993-11-10 1996-01-12 Ksb Sa Fluid measurement device.
CN2310983Y (en) * 1996-11-29 1999-03-17 项家从 Multifunctional integrated uniform velocity tube flowmeter
DE19718965C2 (en) * 1997-05-05 2001-04-19 Endress Hauser Gmbh Co Method and arrangement for monitoring a predetermined fill level in a container
JP3637278B2 (en) * 2000-12-20 2005-04-13 Smc株式会社 2-sensor flow meter
EP1365216B1 (en) * 2002-05-10 2018-01-17 Azbil Corporation Flow sensor and method of manufacturing the same
US6910387B2 (en) 2002-09-04 2005-06-28 Endress + Hausser Flowtec Ag Vortex flow sensor for measuring fluid flow through a flow tube
JP4166705B2 (en) * 2004-01-13 2008-10-15 三菱電機株式会社 Air flow measurement device
DE102007010912A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Device for determining and / or monitoring the mass flow rate of a gaseous medium
DE102008043887B4 (en) * 2008-11-19 2022-03-31 Endress + Hauser Flowtec Ag Method and measuring system for determining and/or monitoring a change in the physical state of a measuring medium on a thermal flow meter
JP5980500B2 (en) * 2011-12-13 2016-08-31 株式会社日立製作所 Reactor water level gauge
DE102013108099A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Endress + Hauser Flowtec Ag Thermal flowmeter
DE102013209176A1 (en) * 2013-05-17 2014-11-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Improved construction of multi-hole probes
ES2718911T3 (en) * 2013-07-18 2019-07-05 Parker Hannifin Corp Insertable flowmeter
US9194729B2 (en) * 2013-07-23 2015-11-24 Yokogawa Corporation Of America Flow area reduction techniques using a centralized streamlined body in vortex flowmeters
US9243940B2 (en) * 2013-07-23 2016-01-26 Yokogawa Corporation Of America Optimized techniques for generating and measuring toroidal vortices via an industrial vortex flowmeter
US10330510B2 (en) * 2015-05-07 2019-06-25 Natural Gas Solutions North America, Llc Temperature sensing system and flow metering apparatus comprised thereof

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7730814U1 (en) * 1977-10-05 1981-03-19 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg DEVICE FOR FASTENING A PROBE IN AN OPENING OF A CONTAINER
EP1340964A1 (en) * 2002-03-01 2003-09-03 SICK Engineering GmbH Ultrasonic transducer system with ultrasonic filter
DE102008015359A1 (en) 2008-03-20 2009-09-24 Endress + Hauser Flowtec Ag Temperature sensor and method for its production
DE102010061731A1 (en) 2010-11-22 2012-05-24 Endress + Hauser Flowtec Ag Housing of a temperature sensor, in particular a thermal flow meter
DE102012108415A1 (en) * 2012-09-10 2014-06-12 Endress + Hauser Flowtec Ag Interface between a sensor unit and an explosion-proof housing
DE202013103402U1 (en) * 2012-10-19 2013-08-22 Endress + Hauser Flowtec Ag Temperature sensor and thermal flow meter
DE102013013476A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Endress + Hauser Flowtec Ag Vortex flow sensor and vortex flow sensor for measuring the flow rate of a fluid
DE102013110042A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-12 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Electrochemical sensor
DE102014101968A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg Measuring device and measuring insert for such a measuring device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11365990B2 (en) * 2018-09-25 2022-06-21 Fraba B.V. Sensor device
DE102019125827A1 (en) * 2019-09-25 2021-03-25 Endress+Hauser Flowtec Ag Electrical connector and field device for measurement / automation technology

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017102221A1 (en) 2017-06-22
EP3390977B1 (en) 2021-06-30
CN108369119B (en) 2020-04-10
US20180372522A1 (en) 2018-12-27
EP3390977A1 (en) 2018-10-24
US11204270B2 (en) 2021-12-21
CN108369119A (en) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3390977B1 (en) Flow meter
EP3365637B1 (en) Thermal flow meter and arrangement consisting of a pipe and the thermal flow meter
EP3025127B1 (en) Flowmeter
DE102013102544A1 (en) Flow meter with a plastic measuring tube
DE102007004828A1 (en) Compact, modular magnetic flowmeter and method of making such a flowmeter
EP3581907B1 (en) Membrane pressure sensor with measuring spring support tube and pressure sensor coated on top of the measuring spring support tube
DE102004048765A1 (en) Composite system, method for its production and sensors with such a composite system
DE102012109312A1 (en) Temperature sensor and flowmeter
EP3365639B1 (en) Thermal flow meter
EP2934754B1 (en) Measuring system having a carrier element and a sensor
DE102015118125B4 (en) Thermal flow meter and assembly with a tube and the thermal flow meter
WO2009068691A1 (en) Measuring system, particularly for measuring flow of a measurement medium flowing in a pipe
EP3365638B1 (en) Thermal flow meter and assembly consisting of a pipe and the thermal flow meter
EP3365636B1 (en) Thermal flow meter and method for producing a thermal flow meter
WO2017067708A1 (en) Thermal flowmeter and method for production thereof
EP2169373A2 (en) Differential pressure sensor
WO2016131817A1 (en) Meter housing and liquid meter having a meter housing
DE102018114180A1 (en) Flow meter, in particular magnetic-inductive flow meter
DE102016123123A1 (en) Magnetic-inductive flowmeter
DE102022127611A1 (en) Sensor for a thermal quantity and measuring point with such a sensor
DE102009032302A1 (en) Method for attachment of e.g. sensor, on measuring tube of coriolis-mass flow rate measuring device, involves attaching intermediate layer on measuring tube in area of acting surface, before shrinking-on attaching part
DE102018217916A1 (en) Temperature sensor arrangement, method for producing a temperature sensor arrangement and component with a temperature sensor arrangement
EP3454019A1 (en) Sounder head for a flow meter with reinforcing plate
EP3444574A1 (en) Sounder head for a flow meter with stepped side wall
DE102005013649A1 (en) Vibration type sensing unit e.g. Coriolis-mass flow rate-sensing unit, for use in e.g. industrial measuring and automation engineering, has compound system with two components connected with each other by welded joint

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination